Descubren los mecanismos genéticos responsables de las rayas de diferentes colores en la piel de algunos mamíferos

El ratón rayado africano (Rhabdomys pumilio) se caracteriza por tener en su dorso dos bandas blancas longitudinales delimitadas a cada lado por otras oscuras. Foto: Elaine Kruer
CIBER | lunes, 7 de noviembre de 2016

Mario Vallejo y Mercedes Mirasierra, investigadores del CIBERDEM y del Instituto de Investigaciones Biomédicas Alberto Sols (CSIC/UAM), han participado en un estudio publicado en Nature que ha descubierto los mecanismos genéticos y moleculares responsables de los patrones de rayas de diferentes colores en la piel de algunos mamíferos, tomando como modelo el ratón rayado africano (Rhabdomys pumilio).

 Esta especie de roedores se caracteriza por tener en su dorso dos bandas blancas longitudinales delimitadas a cada lado por otras oscuras. Las bandas oscuras se producen por pigmentación generada en los melanocitos. El hallazgo fundamental de esta investigación liderada por Hopi E. Hoekstra, de la Universidad de Harvard, es que las bandas blancas son consecuencia de la inhibición de un gen llamado Mitf que es esencial para la función de los melanocitos, y esa inhibición se lleva a cabo por un factor de transcripción (una proteína reguladora) llamado Alx3.

 "Los patrones de colores de los mamíferos son una de las características más reconocibles que podemos encontrar en la naturaleza. Además, pueden tener un gran impacto sobre su salud. Sin embargo, hasta este momento sabíamos poco sobre los mecanismos responsable de la formación y evolución de estos patrones", explica el Dr. Vallejo.

 El papel de Alx3 en la diabetes

 El grupo liderado por Mario Vallejo investiga desde hace varios años en el papel que puede tener este mismo factor de transcripción Alx3 en la diabetes. En un artículo de investigadores de este mismo grupo publicado a principios del 2016 en la revista Diabetologia, se describía el mecanismo mediante el cual Alx3 reprime la expresión del gen de glucagón en los islotes pancreáticos. La manera en la que ocurre la represión de la actividad de Mitf por parte de Alx3 que explica el artículo de Nature puede ser similar a la que el mismo factor de transcripción utiliza en el páncreas para reprimir la expresión del gen de glucagón.

 En el artículo de Diabetologia, se describe que los niveles de Alx3 en las células de los islotes que producen glucagón (las células alfa) aumentan cuando suben los niveles de glucosa en sangre. Como consecuencia de ello, Alx3 interfiere con un factor de transcripción llamado Pax6 que es crítico para que la actividad del gen de glucagón se mantenga elevada, y por tanto la actividad de este gen en presencia de Alx3 disminuye. Como consecuencia de ello los niveles de glucagón generados en el páncreas también disminuyen.

 En personas sanas, cuando los niveles de glucosa en sangre son bajos el glucagón se libera a la sangre y actúa sobre el hígado, donde se almacenan los depósitos de reserva de glucosa. De esta manera se libera glucosa para suplir las necesidades metabólicas de los diferentes tejidos del organismo. El problema está en que en algunos enfermos diabéticos, a pesar de tener niveles de glucosa anormalmente altos, las células alfa siguen fabricando y secretando glucagón, que mediante su actividad liberadora de glucosa desde el hígado no hace más que agravar el problema. Por tanto, el estudio de Diabetologia propone que Alx3 podría ser una pieza clave de los mecanismos reguladores que pueden verse alterados en algunos enfermos diabéticos.

 Artículos de referencia:

 Developmental mechanisms of stripe patterns in rodents. Ricardo Mallarino, Corneliu Henegar, Mercedes Mirasierra,          Marie Manceau, Carsten Schradin, Mario Vallejo, Slobodan Beronja, Gregory S. Barsh & Hopi E. Hoekstra. Nature.   DOI:10.1038/nature20109

 Editorial de Nature sobre el artículo: Deciphering the genes that give mammals their stripes and patterns

 Glucose-dependent downregulation of glucagon gene expression mediated by selective interactions between ALX3 and PAX6 in mouse alpha cells. Mercedes MirasierraMario Vallejo. Diabetologia. DOI: 10.1007/s00125-015-3849-4